Dunkle Materie ist eines der beständigsten Geheimnisse im Universum. Seine Existenz kann dadurch verstanden werden, wie es die Schwerkraft beeinflusst, aber niemand weiß genau, was es ist, obwohl es 27 Prozent der Gesamtmasse und Energie des Universums ausmacht – viel mehr als 5 Prozent des Universums, das „natürliche“ Materie ist. wie Planeten und Sterne., Besteht.
Obwohl Astronomen nicht wussten, welche Art von Teilchen aus dunkler Materie besteht, konnten sie mithilfe von Teleskopen untersuchen, wo sich dunkle Materie im Universum befindet. Dies ist zum großen Teil darauf zurückzuführen, dass dunkle Materie laut ihrem Namen schwer direkt zu erkennen ist, aber einen enormen Gravitationseffekt und eine massive Masse hat, wo immer sie in großen Mengen auftritt.
Jetzt verwenden Astronomen diese Daten, um eine detaillierte Karte der Dunklen Materie im Universum zu erstellen.
Zunächst veröffentlichten Astronomen der University of Waterloo vor vier Jahren eine Studie in Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society Kartierung der intergalaktischen Filamente der Dunklen Materie. Kürzlich veröffentlichte ein Team internationaler Forscher eine neue Karte, die in veröffentlicht wurde Das astrophysikalische Journal.
Im Allgemeinen enthalten Karten der Dunklen Materie Galaxien, die sehr weit von unserem lokalen Supercluster entfernt waren, der sich in der Nähe von schwerkraftgebundenen Galaxien befindet, zu denen auch die Milchstraße gehört.
„Ironischerweise ist es einfacher, die Verteilung der dunklen Materie viel weiter entfernt zu untersuchen, da sie eine sehr ferne Vergangenheit widerspiegelt, die viel weniger komplex ist“, sagte Donghui Jeong, außerordentlicher Professor für Astronomie und Astrophysik an der Pennsylvania State University. Aussage.
Jeong bezog sich auf die Tatsache, dass das Beobachten einer entfernten Galaxie per Definition das Beobachten von etwas bedeutet, das vor langer Zeit aufgrund der langsamen Lichtgeschwindigkeit passiert ist. „Mit der Zeit, als die großräumige Struktur des Universums wuchs, nahm die Komplexität des Universums zu, so dass es von Natur aus schwierig ist, die Dunkle Materie lokal zu messen.“
Frühere Versuche, dunkle Materie abzubilden, waren entmutigend. Die Forscher stützten sich auf ihre jüngsten Bemühungen um eine große Gruppe von Galaxiensimulationen namens Illustris-TNG, die neben dunkler Materie auch Galaxien, Gase und andere sichtbare Materie enthielten. Galaxien ähnlich der Milchstraße wurden in den Simulationen speziell ausgewählt; Insbesondere Daten für 17.000 Galaxien innerhalb von 650 Millionen Lichtjahren von der Milchstraße. Die Forscher verließen sich auf maschinelles Lernen, um es zusammenzubringen und ein hervorragendes Ergebnis zu erzielen.
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Jeong sagte: „Wenn das Modell bestimmte Informationen erhält, kann es die Lücken im Grunde füllen, basierend auf dem, was es zuvor gesehen hat.“ „Die Karte unserer Modelle passt nicht ganz zu den simulierten Daten, aber wir können immer noch die sehr detaillierten Strukturen rekonstruieren. Wir haben festgestellt, dass die Einbeziehung der Bewegung von Galaxien – ihre charakteristischen Radialgeschwindigkeiten – sowie ihre Verteilung die Qualität der Galaxien erheblich verbessert haben Karte und erlaubte uns, diese Details zu sehen. „
Tatsächlich übertrifft die Qualität der Karte die in der Vergangenheit erstellten bei weitem. Wie Jeong sagte, verbessert die neue Simulation kleinere Details. Insbesondere hebt die Karte Strukturen in der extragalaktischen Region hervor, die als „lokale Platte“ und „lokaler Cluster“ bekannt sind und beide Teile unserer Milchstraße umfassen. Es definiert auch die neuen Strukturen, die Astronomen weiter untersuchen werden. Bemerkenswerterweise zeigt die Karte auch den gerichteten „Fluss“ der dunklen Materie, wie durch Pfeile angezeigt.
„Eine lokale Karte des kosmischen Netzes schlägt ein neues Kapitel in der kosmischen Studie auf“, sagte Jeong. „Wir können untersuchen, wie sich die Verteilung der Dunklen Materie auf andere Emissionsdaten auswirkt, was uns hilft, die Natur der Dunklen Materie zu verstehen. Wir können diese Filamentstrukturen direkt untersuchen, diese verborgenen Brücken zwischen Galaxien.“
Jeong betonte, dass ein besseres Verständnis der Rolle der Dunklen Materie in unserem Universum für unsere gegenwärtige und zukünftige Existenz von entscheidender Bedeutung ist.
„Weil dunkle Materie die Dynamik des Universums dominiert, bestimmt sie im Grunde unser Schicksal“, sagte Jeong. „So können wir einen Computer bitten, die Karte für Milliarden von Jahren zu entwickeln, um zu sehen, was im lokalen Universum passieren wird. Und wir können das Modell rechtzeitig entwickeln, um die Geschichte unserer kosmischen Nachbarschaft zu verstehen.“
Eine Vorschau der Karte finden Sie Hier.
